Рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Задание на курсовое проектирование

2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

3. Разработка вариантов фундамента

3.1 Конструктивные особенности здания и характер нагрузок

3.2 Фундамент на естественном основании

3.2.1 Определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане: ширины b и длины l

3.2.2 Определение значения расчётного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=15 м

3.2.3 Конструирование фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII

3.2.4 Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчётным сопротивлением грунта основания R

3.2.5 Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания Su установленной для рассматриваемого типа здания или сооружения

3.2.6 Расчет основания по несущей способности

3.2.7 Расчёт материала фундамента на прочность

3.2.8 Расчёт на определение крена фундамента

3.2.9 Вывод по расчетам конструкции фундамента на естественном основании

3.2.10 Конструирование шпунтовых ограждающих конструкций котлована

3.3 Фундамент на песчаной подушке

3.3.1 Выбор материал для песчаной подушки

3.3.2 Определяется глубина заложения подошвы фундамента

3.3.3 Выбор материала для песчаной подушки

3.3.4 Предварительное определение площади подошвы

3.3.5 Расчетное сопротивление грунта подушки R

3.3.6 Конструирование фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII

3.3.7 Определяют среднее давление по подошве фундамента p, вертикальное напряжение от собственного веса грунта уzgo на уровне подошвы фундамента и дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента уzp0

3.3.8 Задаются толщиной песчаной подушки hп

3.3.9 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

3.3.10 Расчёт материала фундамента на прочность

3.3.11 Расчет основания по несущей способности

3.2.12 Вывод по расчетам конструкции фундамента на естественном основании

3.3.13 Конструирование шпунтовых ограждающих конструкций котлована

3.4 Фундамент на железобетонных сваях-стойках

3.4.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

3.4.2 Выбор типа, длины и марки сваи

4. Определение технико-экономических показателей разработанных фундаментов

5. Подбор фундаментов по остальные, менее нагруженные конструкции здания

6. Рекомендации по производству работ при подготовке основания и устройству фундаментов в котлованах

Список использованной литературы



1. Задание на курсовое проектирование

1.1 Схема сооружения

Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях.



Таблица 1

Номер схемы сооружение	Вариант	Номер Фундамента	1-е сочетание	2-е сочетание
			N0II, кН	М0II, кНм	Т0II, кН	N0II, кН	М0II, кНм	Т0II, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Схема 9. Силосный корпус	Четный.	1	8600	-	-	8940	320	150
		2	148	-	-	164	-	-
		3	415	-	-	550	-	-
		4	120	-	-	135	-	-

1.2 Геологические условия



Принимаем номера грунтов без скобок, т.е. по табл. 2: суглинок - 7, сланец - 17.

Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

Таблица 2

Номер грунта	Наименование грунта	Для расчета по несущей способности	Для расчета по деформациям	Удельный вес твердых частиц грунта S , кН/м3	Влажность W	Предел текучести WL	Предел раскатывания WР	Коэффициент фильтрации kФ, см/с	Модуль деформации E , кПа
		Удельный вес грунта I , кН/м3	Угол внутреннего трения I , град	Сцепление сI, кПа	Удельный вес грунта II , кН/м3	Угол внутреннего трения II , град	Сцепление сII, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
3	Суглинок	15,7	15	9	18,5	17	12	26,8	0,31	0,36	0,22	2,5х10-7	10000
5	Сланец	Временное сопротивление одноосному сжатию Rпр=10000 кПа



2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

2.1 Географическое положение строительной площадки

Строительная площадка по исходным данным расположена в г. Челябинск, Челябинская область, Уральский федеративный округ Российской федерации. Координаты 55°09?00? с. ш.61°24?00? в. д..

Челябинск расположен на восточном склоне Уральских гор, на 201 км южнее Екатеринбурга. Высота над уровнем моря -- ок. 200--250 м. Геологическое расположение -- западная часть -- Урал (граниты), восточная часть -- Западная Сибирь (осадочные породы), таким образом город находится на границе Урала и Сибири.

Город стоит на реке Миасс, территорию города омывают Шершнёвское водохранилище и три озера: Смолино, Синеглазово, Первое. По территории города протекает несколько малых речек, впадающих в Миасс: Игуменка, Колупаевка, Чикинка, Челябка и Чернушка, большинство их пущено по трубам и коллекторам под землей.

Рельеф города слабо холмистый на западе с постепенным понижением к востоку и «разрезается» долиной р. Миасс и ложбинами с озёрами и болотами. Берега Миасса покрыты местами лесом и кустарником. Климат -- континентальный.

2.2 Геологическая характеристика строительной площадки

Рельеф участка пологий, малые колебания высот, максимальная высота над уровнем моря 8.4м и минимальная 6,0 м. Не содержит ярко выряженных уклонов впадин и оврагов. Уклон с Северо-Запада на Юго-Восток около 1,51% , подъём с Юго-Запада на Северо-Восток около 0.66%. 2.

В пределах данной площадки находятся три вида грунта, обозначенных на геологическом разрезе, такие как:

Iнасыщенный грунт - супесь со строительным мусором мощностью от 2,3м до 0,4 м

II 7 - суглинок пылеватый серый мощностью от 11,3м до 9 м

III17 - сланец коричневого цвета. Глубиной заложения от -4м до -5,6 м над уровнем моря.

Категории сложности инженерно-геологических условий

Таблица № 8

Факторы	Описание	Степень
Геоморфологические условия	Площадка (участок) в пределах нескольких гомологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчлененная	2
Геологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой	Не более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно. Мощность изменяется равномерно. Изменение характеристик свойств грунтов по глубине закономерно.	2

2.3 Гидрогеологические условия

Уровень грунтовых вод имеет мощность от 1 до 1,5 м. Залегает на глубине от 5 до 6 м. Так как наша площадка имеет небольшой уклон, то движение грунтовых вод происходит от скв. 1 вниз кскв. 3.

2.4 Дополнительные характеристики грунта

1 - й слой:

Насыпной грунт - супесь со строительным мусором. Мощность слоя варьируется от 3,1 до 3,5. Не однороден по составу. Приводится одна характеристика - на сжатие 100 МПа. Насыпной грунт не может служить в качестве основания и фундамента здания и сооружения. Назначаем верхнюю отметку 6,5 м. Назначим нормативный удельный вес 18 кН/.

2 - й слой:

Класс - дисперсный;

Группа - связный;

Подгруппа - осадочный;

Тип - определяется по числу пластичности:

Вид - глинистые грунты;

Разновидность определяется по индексу текучести:

Суглинок мягкопластичный

Наименование характеристики	Расчетная формула	Грунт
		суглинок
1	2	3
Плотность скелета грунта		кг/м3
Коэффициент пористости
Пористость
Полная влагопроницаемость
Степень влажности
Удельный вес грунта		(26,8 - 10)*(1 - 0,473) = 8,85 кН/м3
Коэффициент относительной сжимаемости	, н =0,3	МПа-1
коэффициент сжимаемости:		МПа-1

Суглинок по консистенции - мягкопластичный, т.к. его индекс текучести IL = 0,64

(0,5 <IL ? 0,75); по величине модуля деформации Е = 10 МПа относится к среднесжимаемым грунтам (5 МПа <E< 15МПа).

3 - й слой:

Сланец

Класс - скальные

Группа - скальные;

Подгруппа - метаморфические;

Тип - силикатные;

Вид - сланцы;

Временное сопротивление одноосному сжатию = 10000 кПа

По классу скальные грунты подразделяются: по прочности на одноосное сжатие : от 15 до 5 мПа; 10 мПа - малопрочный.

С абсолютной отметки от -4,0 .

2.5 Определение глубин промерзания грунта

Определим нормативную глубину промерзания грунта:

= = 0,23 * = 1,51 м;

где - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе(по СНиП 23 - 01 - 99), для г. Челябинск это значение равно - 43;

- величина, принимаемая равной для суглинков - 0,23 м.

Определим расчетную глубину сезонного промерзания грунта:

= = 0,9 * 1,51 = 1,4 м;

где - нормативная глубина промерзания равная 1,51 м;

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемы по табл. 1 (СНиП 2.02.01 - 83) равным для 0 - 0,9

2.6 Определение расчетного сопротивления грунта

при ширинеподошвы b = 1 м:

где

г_с1 = 1,25 г_с2 = 1,1 (принимается по СНиП 2.02.01 - 83 п. 2.41 табл. 3);

k = 1 - если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями

M_г = 0,39, M_q = 2,57,M_c = 5,15 (принимается по СНиП 2.02.01 - 83 п. 2.41 табл. 4)

k_z - коэффициент принимаемый равным: при b < 10 м - k_z = 1; b - ширина подошвы фундамента ( 1 м);

г_II, - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

г_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно по подошвой фундамента

d_1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

кН/м3

гII= 18,5кН/м3

d_1 = h_s + (h_cfг_cf)/(г_II ) = 2 + (0,1*24)/13,39 =2,2 м

Выводы:

Строительная площадка имеет спокойный рельеф с абсолютной отметкой 8,50 м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном i = 2,9 %. Грунтовые воды залегают на абсолютной отметке 5,4 м т.е. на глубине 2,4 от поверхности, и принадлежат ко второму слою и частично к первому. 1-й слой - насыпь, мощность 3,4 м - как основание не пригоден. 2-й слой - суглинок мягкопластичный. Мощность слоя 9,9 м. Модуль деформации Е = 10 МПа указывает на то, что данный слой среднесжимаем и может служить вполне хорошим естественным основанием, R0=19.9мПа следовательно супесь средней прочности. 3-й слой - сланец, малопрочный,. По прочности на одноосное сжатие R0 = 10 мПа и может служить хорошим естественным основанием. Несущим слоем является 2 -й слой, на котором возможно устройство фундамента на естественном оснований, на искусственном оснований, свайного фундамента



3. Разработка вариантов фундамента

3.1 Конструктивные особенности здания и характер нагрузок

Проектируемое сооружение состоит из силосного корпуса, который представляет собой силосы установленные на колоннах сечением 1,0 х 1,0, и производственного здания с неполным каркасом

В качестве фундамента цеха предполагается сделать отдельно стоящий плитный фундамент, дабы компенсировать неравномерность нагрузок, вследствии деформаций, вызываемых не равномерным загрубением силосов

В соответствии с п. 1 прил. 4 [4] предельные деформации основания для фундаментов, рассматриваемых сооружений: силосный корпус - осадка Su=40см, а относительная разность осадок (?slL)u= 0,004;

В таблице 1 приведены расчётные нагрузки при основном их сочетании, действующие по обрезу фундаментов, расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям) в двух сочетаниях: одно - при максимальной нормальной силе и соответствующем моменте, другое - при максимальном моменте и соответствующей нормальной силе.

При расчёте по первой группе предельных состояний, по несущей способности (на устойчивость, прочность) и при определении количества свай следует использовать расчетные нагрузки , которые можно определить путем умножения заданных нагрузок на усредненный коэффициент перегрузки n=1,2. Разработку вариантов следует проводить для одного наиболее нагруженного и характерного фундамента заданного здания или сооружения. Для силосного корпуса таким будет фундамент 1. Фундамент в осях 1…9-А, 1…9-Б. NoII=8600 кН, MoII=-кНм.(1-е сочетание) NoII=8940 кН, MoII= 320кНм. (2-е сочетание)



3.2 Фундамент на естественном основании

3.2.1 Определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане: ширины b и длины l

Силосный корпус состоит из 3-ч силосов стоящих на колонах, каждый силос стоит на 9 колоннах, всего колон 18.шаг сетки колонн 12м х 6м, габаритные размеры по осям составляют 12м х 48м. из ходя из рекомендаций (СНиП 2.02.01 - 83 ) , проектирую габариты отдельно стоящего плитного фундамента, делаем выпуски от каждого торца колонны наружу по 1 м, в итоге получим габариты фундаментной плиты соответственно; 15м х 50м . таким образом принимаем расчетную площадь плиты фундамента принимаем

3.2.2 Определение значения расчётного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=15 м

кН/м3

гII= 18,5 кН/м3

d_1 = h_s + (h_cfг_cf)/(г_II ) = 2 + (0,1*24)/13,39 =2,2 м;



3.2.3 Конструирование фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII

Проектируем отдельно стоящий плитный фундамент:

Собственный вес фундамента можно определить по следующей формуле:

где Vф- объем фундамента, м3;

жб - удельный вес железобетона, равный 24 кН/м3.

;

.

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента:

где Vгр- объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м3;

II - удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН/м3

.



3.2.4 Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчётным сопротивлением грунта основания R

.

При устройстве стандартных сборных фундаментов допускается недогрузка до 10%.

- условие выполняется.

Принимаем размеры подошвы фундамента 15м х 51м

Расчет выполнен верно.

3.2.5 Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания Su установленной для рассматриваемого типа здания или сооружения

Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет сводится к удовлетворению условия:

SSu



где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

Su- предельное значение совместной деформации основания и сооружения.

Осадка основания S может быть рассчитана различными методами, и в частности с использованием схемы в виде линейно деформируемого полупространства или слоя, методом эквивалентного слоя, предложенным Н. А. Цытовичем, или же методом ограниченной сжимаемой толщи (Б. И. Далматова).

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где -безразмерный коэффициент, равный 0,8;

zp.i-среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi-соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n-число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр zg иzp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя hi может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают hi0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В нашем случае высота элементарного слоя hi=0,415=6 м. Но так как сжимаемая толща мощностью 8,2м представлена однородно распределённым суглинком по всей площади, то можно принять за высоту элементарного слоя всю сжимаемую толщю.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента zg 0 при планировке срезкой определится по формуле:

zg0=?d

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где i и hi- удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

zp 0=p0=p-zg0

где p - среднее давление под подошвой фундамента.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле: zp 0=p0

где -коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

zp 0=220,8*1=220,8 кПа

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=Hс там, где zp=0,2zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E<5 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия zp=0,1zg. В нашем случаи под сжимаемым слоем залегает слой сланца с модулем деформации 10 МПа. Это скальный грунт малопрочный. Но достаточный для полного погашения осадки. По этому, мы будим рассчитывать осадку в сжимаемой толще суглинка доходящей до кровли сланца не придерживаясь условия zp=0,2zg,

zp=220.8*0,275=60,72кПа

.

SSu=5,7<40см

Расчет выполнен верно.

3.2.6 Расчет основания по несущей способности

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований. А так же недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет ведется по несущей способности производится по формуле:

инженерный фундамент основание



F - расчетная нагрузка на основание

Fо -сила предельного сопротивления основания

?с - коэффициент условий работы =0,9

?n - коэффициент надежности=1,15

.

Расчет выполнен верно.

Предписание:Для удовлетворения требований по несущей способности основания, следует увеличить глубину заложения подошвы фундамента на 1 м., что соответствует глубине заложения подошвы фундамента 3,2 м.

3.2.7 Расчёт материала фундамента на прочность

Расчет материала фундамента на прочность осуществляют в том случае, когда применяется нетиповой монолитный железобетонный фундамент. При этом стремятся максимально использовать прочность материала при минимальном его расходе.

Расчет на продавливание. Для железобетонных фундаментов, строятся пирамиды продавливания посредством проведения наклонных сечений под углом 45° от основания подколенника или низа колонны в подколеннике до пересечения с арматурой. В каждой из пирамид рассматривается, как правило, одна наиболее нагруженная ее грань. Расчет сводится к удовлетворению условия.

Fпр?F

где Fпр- расчетная продавливающая сила, кН;

;

Rbt - расчетное сопротивление бетона при растяжении, кПа, (класс бетона- В 35.);

h0 - высота пирамиды продавливания, считая от арматуры, или полезная высота фундамента, м;

F=8940кН

12090?8940кН

Предписание: Для удовлетворения требований по прочности материала фундамента, следует увеличить толщинуфундаментной подушки до 1 м.

Расчет выполнен верно

3.2.8 Расчёт на определение крена фундамента

Е и v -- соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (значение v принимается по п. 10); в случае неоднородного основания значения Е и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями п. 11; ke --коэффициент, принимаемый по табл. 5;

N--вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы;

e -- эксцентриситет;

а--диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент;

km--коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно-де-формируемого слоя (п. 2.406) при а>10м и Ј>10 МПа (100 кгс/см2) и принимаемый по табл. 3.

3.2.9 Вывод по расчетам конструкции фундамента на естественном основании

На основании:

Расчета основания по несущей способности, рекомендуется увеличить глубину заложения подошвы фундамента до 3,2м

Расчёта материала фундамента на прочность, рекомендуется увеличить высоту подушки фундамента до 1 м

В совокупности рекомендованных предписаний принимаем для дальнейших расчетов:

высоту фундаментной подушки 1м,

глубину заложения подошвы фундаментной подушки3,2м

Были проведены расчеты по сравнениюсреднего давления по подошве фундамента с расчётным сопротивлением грунта основания, по новым параметрам, недогруз составляет 1,35%, что находится в пределах допустимых норм.

Расчет выполнен верно

3.2.10 Конструирование шпунтовых ограждающих конструкций котлована

Дляотрывки котлована в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод необходимо устраивать шпунтовое ограждение с целью изоляции пятна котлована от грунтовых вод с дальнейшей его разработкой и устройством фундамента с пониженным уровнем грунтовых вод, путем откачки или дренажа грунтовых вод.

При устройстве шпунтовых ограждений необходимо забивать их в грунт с заделкой.

Глубина забивки шпунта

Нормальное напряжение



Реакции сопротивления

Моменты сопротивления

Коэффициент устойчивости

устойчивость выполняется.

Расчет выполнен верно

3.3 Фундамент на песчаной подушке

Расчет песчаной подушки сводится к определению ее размеров и осадки возводимого на ней фундамента.



3.3.1 Выбор материал для песчаной подушки

(по крупности) и назначается средняя его плотность сложения в теле подушки.

В качестве материала подушки принимаю плотный песок средней крупности со следующими характеристиками: =370; II=17.

3.3.2 Определяется глубина заложения подошвы фундамента

подобно тому, как это делается для фундамента, возводимого на естественном основании: при наличии подвала фундамент следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле

,

где - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, ;

- высота ступени фундамента, ;

- толщина конструкции пола подвала, ;

.

Принимаем глубину заложения подошвы фундамента d=2,6 м.

3.3.3 Выбор материала для песчаной подушки

и назначенной плотностью по табл. 1 прил. 3 [3] устанавливается расчетное сопротивление - R0для песка, которое дается применительно к фундаменту, имеющему ширину bo=l м и глубину заложения do =2 м.

R0=300 кПа.



3.3.4 Предварительное определение площади подошвы

Силосный корпус состоит из 3-ч силосов стоящих на колонах, каждый силос стоит на 6 колоннах, всего колон 18.шаг сетки колонн 12м х 6м, габаритные размеры по осям составляют 12м х 48м. из ходя из рекомендаций (СНиП 2.02.01 - 83 ) , проектирую габариты отдельно стоящего плитного фундамента, делаем выпуски от каждого торца колонны наружу по 0,5м, в итоге получим габариты фундаментной плиты соответственно; 14м х 49м . таким образом принимаем расчетную площадь плиты фундамента принимаем

3.3.5 Расчетное сопротивление грунта подушки R

,

где b и d -- соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

k1 -- коэффициент, принимаемый для оснований сложенных пылеватыми песками,

супесями, суглинками и глинами, равным 0,05;

k2 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных супесями и суглинками - 0,2,

II= 13,39 расч. значение уд. Веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента



3.3.6 Конструирование фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII

Проектируем отдельно стоящий плитный фундамент:

Собственный вес фундамента можно определить по следующей формуле:

где Vф- объем фундамента, м3;

жб - удельный вес железобетона, равный 24 кН/м3.

;

.

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента:

где Vгр- объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м3;

II - удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН/м3

.



3.3.7 Определяют среднее давление по подошве фундамента p, вертикальное напряжение от собственного веса грунта уzgo на уровне подошвы фундамента и дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента уzp0

.

Принимаем размеры подошвы фундамента 14м х 50

;

.

3.3.8 Задаются толщиной песчаной подушки hп

(в первом принижении ее можно принять 1,0 м) и проверяют условие;

Таким образом, Rz подстилающего слоя превышает суммарного напряжения под подушкой и вместе с тем превышать его более чем на 67%.. что в свою очередь свидетельствует о большом запасе сопротивления грунта воздействию нагрузок от фундамента. На основании чего можно сделать вывод необходимости уменьшения высоты песчаной подушки до 0,3 м (принимаем 0,3 м) и проверяют условие;

Дальнейшее уменьшение высоты песчаной подушки нецелесообразно.

3.3.9 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Осадку определяют так же, как для фундамента, возведенного на слоистом основании. Модуль деформации для грунта подушки принимают по табл. 1 прил. 1 [3] в зависимости от крупности и плотности грунта в теле подушки.

.

SSu=5<40см

Расчет выполнен верно.

3.3.10 Расчёт материала фундамента на прочность

Расчет материала фундамента на прочность осуществляют в том случае, когда применяется нетиповой монолитный железобетонный фундамент. При этом стремятся максимально использовать прочность материала при минимальном его расходе.

Расчет на продавливание. Для железобетонных фундаментов, строятся пирамиды продавливания посредством проведения наклонных сечений под углом 45° от основания подколенника или низа колонны в подколеннике до пересечения с арматурой. В каждой из пирамид рассматривается, как правило, одна наиболее нагруженная ее грань. Расчет сводится к удовлетворению условия.

Fпр?F

где Fпр- расчетная продавливающая сила, кН;

;

Rbt - расчетное сопротивление бетона при растяжении, кПа, (класс бетона- В 35.);

h0 - высота пирамиды продавливания, считая от арматуры, или полезная высота фундамента, м;

F=8940кН

9672 ? 8940Кн

Расчет выполнен верно

3.3.11 Расчет основания по несущей способности

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований. А так же недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Расчет ведется по несущей способности.производится по формуле:



F - расчетная нагрузка на основание Fо -сила предельного сопротивления основания ?с - коэффициент условий работы =0,9 ?n - коэффициент надежности=1,15

.

Расчет выполнен верно.



3.2.12 Вывод по расчетам конструкции фундамента на естественном основании

На основании:

Расчёта материала фундамента на прочность, рекомендуется увеличить высоту подушки фундамента до 1 м

Рекомендованные предписаний принимаем для дальнейших расчетов:

высоту фундаментной подушки 1м,

глубину заложения подошвы фундаментной подушки 2,6м

Были проведены расчеты по сравнениюсреднего давления по подошве фундамента с расчётным сопротивлением грунта основания, по новым параметрам, недогруз составляет более 69%, что находится за пределах допустимых норм.

Расчет выполнен верно

3.3.13 Конструирование шпунтовых ограждающих конструкций котлована

Дляотрывки котлована в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод необходимо устраивать шпунтовое ограждение с целью изоляции пятна котлована от грунтовых вод с дальнейшей его разработкой и устройством фундамента с пониженным уровнем грунтовых вод, путем откачки или дренажа грунтовых вод.

При устройстве шпунтовых ограждений необходимо забивать их в грунт с заделкой.

Глубина забивки шпунта



Нормальное напряжение

Реакции сопротивления

Моменты сопротивления

Коэффициент устойчивости

устойчивость выполняется.

Расчет выполнен верно

3.4 Фундамент на железобетонных сваях-стойках

Свайные фундаменты рационально применять при большой толще слабых грунтов, залегающих сверху, для понижения трудоемкости, увеличения степени механизации работ нулевого цикла и экономической их целесообразности.

Сваями обычно прорезают слабые пласты грунтов и стремятся передать нагрузку от сооружения на более плотные слои грунта.

По характеру статической работы сваи подразделяют на сваи-стойки и висячие сваи.

К висячим сваям относят сваи всех видов и сваи-оболочки, погруженные в сжимаемые грунты. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

К сжимаемым грунтам относят пески, супеси, суглинки и глины от текучей до полутвердой консистенции. В зависимости от плотности песчаных и консистенции глинистых грунтов, залегающих вокруг сваи, значение сопротивления грунтов на их боковой поверхности и под их нижними концами колеблются в широких пределах.

3.4.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

При установлении глубины заложения подошвы ростверка руководствуются теми же соображениями, что и при определении глубины заложения подошвы фундаментов, возводимых на естественном основании. Ростверк бесподвальных зданий в непучинистых грунтах могут закладываться у поверхности, на 0,1--0,15 м ниже планировочной отметки, в пучинистых же грунтах их подошву необходимо располагать не выше расчетной глубины промерзания грунтов. При наличии подвала фундамент, как правило, следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле

,



где - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, ; - высота ростверка, ;

- толщина конструкции пола подвала, ;

.

Принимаем глубину заложения ростверка 2,6 м

3.4.2 Выбор типа, длины и марки сваи

Для данных грунтовых условий более рациональными будут сваи-стойки. Учитывая глубину заложения подошвы ростверка, заделку cваи в ростверк и расположение несущего слоя грунта, можно наметить тип и длину сваи.

В первом приближении выбираю сваи буровые - свая длиной 9 м сплошного круглого сечения диаметром 800мм с поперечным армированием ствола 6ш16кл. A-II. Марка бетонаВ 35.

3.4.3 Определение расчетной нагрузки Р, допускаемой на сваю

по материалу.

где - коэффициент условия работы для свай b>20см (сторона сваи). - коэффициент продольного изгиба для низкого ростверка.

- расчетное сопротивление сжатию бетона В15.

- расчетное сопротивление сжатию арматуры А-II

- площадь поперечного сечения бетонной сваи.

- площадь поперечного сечения арматуры равная:



по грунту:

где - коэффициент условия работы.

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи на глубине. - площадь поперечного сечения бетонной сваи.

В последующих расчетах принимаем меньшую величину F из двух, т.е.

3.4.4 Определение условного давления под подошвой ростверка

где d=0,8м - диаметр или поперечная сторона сваи.



3.4.5 Определение ориентировочной площади подошвы ростверка

где -глубина заложения ростверка.

- средний удельный вес материала ростверка и грунта на его ступенях. - коэффициент перегрузки.

.

Так как под силосный корпус требуется сплошная плита, площадь ростверка принимаем, равной 765м2

3.4.6 Определение расчетной нагрузки от веса ростверка с грунтом на его ступенях и количества свай

Ориентировочное значение веса ростверка и грунта на его ступенях

где -глубина заложения ростверка.

- средний удельный вес грунта и ростверка.

- коэффициент перегрузки.

- требуемая площадь ростверка



На одну колону приходится по4 сваи.Поэтому принимаем общее число свай 72

3.4.7 Размещение свай, конструирование ростверка и определение фактического веса ростверка NpI и грунта NrpI на его ступенях

Минимальное расстояние между осями свай-стоек в кусте принимается не менее 1,5dc.

Расстояние в свету от края сваи до края ростверка должно быть не менее 5 см

При центрально нагруженном фундаменте верхние концы железобетонных свай заделываются в ростверк на 5 см.

Ростверки армируются в соответствии с расчетом. Поверху свай обычно укладывается арматурная сетка.

Габаритные размеры ростверка в плане кратны 0,3м, по высоте - 0,15 м, что позволяет использовать унифицированные опалубки для ростверка.

Определяем вес ростверка и грунта на его ступенях, учитывая, что

- коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса материала; - объём ростверка;

- удельный вес железобетона;

- объём грунта на ступенях ростверка,;

- удельный вес насыпного грунта, расположенного выше плиты ростверка.

3.4.8 Определение фактического давления на сваю

Вычисляем суммарную расчётную нагрузку на сваи в уровне подошвы ростверка.

Определяем расчётное усилие, передаваемое на сваю:

,

где - фактическое принятое количество свай, ;

и - фактические расчётные нагрузки соответственно от веса ростверка и грунта на его ступенях.

- условие не выполняется

Условие не выполняется из-за, ограничения разнообразности диаметра свай, в результате чего складываются различные варианты решения относительно количества свай приходящихся на одну колону.

сваи диаметром сечения 800мм и в общем количестве свай 72 недогруз составляет 14,51%325м3ж/б приходящихся на сваи

сваи диаметром сечения 1000мм и в общем количестве свай 54 недогруз составляет 27,455381м3ж/б приходящихся на сваи

сваи диаметром сечения 1200мм и в общем количестве свай 36 недогруз составляет 24,10% 366м3ж/б приходящихся на сваи

На основании общих технико-экономических затрат по устройству буровых свай с различным видом решения, наиболее экономичным является первый вариант. Сваи диаметром круглого сечения 800мм в общем количестве приходящим на весь ростверк 72

Общее количество свай необходимых для проектируемого силосного корпуса n=72

3.4.9 Расчёт осадки свайного фундамента

Так как.в нашем случаи сваи-стойки и конец свай упирается в молосжимаемый грунт R=10000кПа., при воздействии нагрузки на этот грунт осадки не происходит, вследствие чего расчет на осадку фундамента не производится

3.4.10 Расчёт материала фундамента на прочность

Расчет материала фундамента на прочность осуществляют в том случае, когда применяется нетиповой монолитный железобетонный фундамент. При этом стремятся максимально использовать прочность материала при минимальном его расходе.

Расчет на продавливание. Для железобетонных фундаментов, строятся пирамиды продавливания посредством проведения наклонных сечений под углом 45° от основания подколенника или низа колонны в подколеннике до пересечения с арматурой. В каждой из пирамид рассматривается, как правило, одна наиболее нагруженная ее грань. Расчет сводится к удовлетворению условия.

Fпр?F

где Fпр- расчетная продавливающая сила, кН;

;

Rbt - расчетное сопротивление бетона при растяжении, кПа, (класс бетона- В 35.);

h0 - высота пирамиды продавливания, считая от арматуры, или полезная высота фундамента, м;

F=8940кН

9672 ? 8940кН

3.4.11 Конструирование шпунтовых ограждающих конструкций котлована

Дляотрывки котлована в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод необходимо устраивать шпунтовое ограждение с целью изоляции пятна котлована от грунтовых вод с дальнейшей его разработкой и устройством фундамента с пониженным уровнем грунтовых вод, путем откачки или дренажа грунтовых вод.

При устройстве шпунтовых ограждений необходимо забивать их в грунт с заделкой.

Глубина забивки шпунта

Нормальное напряжение



Реакции сопротивления

Моменты сопротивления

Коэффициент устойчивости

устойчивость выполняется.

Расчет выполнен верно



4. Определение технико-экономических показателей разработанных фундаментов

Стоимость каждого варианта можно определить, пользуясь укрупненными единичными расценками или едиными районными единичными расценками.

Для определения стоимости работ по каждому варианту необходимо установить объемы отдельных видов работ и особенности их производства.

Установив стоимость каждого варианта, производят сравнение их между собой по стоимости и другим технико-экономическим показателям: трудоемкости, материалоемкости, величинам предельных деформаций основания, в результате чего определяют наиболее целесообразный и экономически оправданный вариант, который и принимают для дальнейших расчетов всех фундаментов здания или сооружения за основной. Исключением в этом отношении могут быть такие случаи, когда здание состоит из нескольких конструктивно самостоятельных объемов, отнесенных на некоторое расстояние друг от друга или разделенных .деформационными швами. В указанных случаях все фундаменты в пределах основного объема здания проектируются по выбранному варианту, а под легкие постройки, где нагрузки намного меньше, можно принять и другие типы фундаментов, и виды оснований (без технико-экономических расчетов).

Фундамент на естественном основании.

Обьем работ и конструкций

Виды работ	Объем, м3
Сплошной (плитный) фундамент	15х51х1=756
Отрывка грунта	2400
водоотлив	1500



Стоимость работ по устройству фундамента на естественном основании

Виды работ	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ
			Единичная р-к	Общая р-к
Сплошной (плитный) фундамент		765	31.00	23715
Отрывка грунта		2450	4,36	10682
водоотлив		1500	1,80	2700
итого				37100

С учетом модуля 500, общая стоимость составляет: 18,548,500руб

Свайный фундамент

Объем работ и конструкций

Наименование работ и конструкций	Объем,
Железобетонный монолитный ростверк	765
Разработка грунта	2000
Водоотлив	1100
Железобетонные сваи, забивные буровые	325,7

Стоимость работ по устройству свайного фундамента

Вид работы или элемент конструкции	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ, руб
			единичная	общая
Ж./б. монолитный ростверк		765	31-00	23715
Разработка грунта		2000	4-10	8200
Водоотлив		1100	1,80	1980
Железобетонные сваи, буровые		325,7	140	45598
		Итого:	79493

С учетом модуля 500, общая стоимость составляет: 39,746,500 руб.

Фундамент на песчаной подушке



Объем работ и конструкции

Наименование работ и конструкций	Объем,
Разработка грунта по фундаменты пром. зданий	1852,2
Водоотлив на 1 грунта	1500
Устройство песчаной подушки	220
Трамбовка	220
Сплошной (плитный) фундамент	700

Стоимость работ по устройству свайного фундамента

Вид работы или элемент конструкции	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ, руб
			единичная	общая
Сплошной (плитный) фундамент		700	31,00	21700
Разработка грунта		2450	4,36	10682
Водоотлив		1500	1,80	2700
Устройство песчаной подушки		220	7,20	1584
Трамбовка		220	0-45	99
		Итого:	36756

С учетом модуля 500 общая стоимость составляет: 18,383,000 руб.

Наиболее дешевым оказался фундамент на искусственном основании фундаменте. Но на основе того что фундамент на искусственном основании по расчету на несущую способность, его недогруз составляет около70%,что показывает его не экономичность. Поэтому принимаем фундамент, силосного корпуса, наестественном основании и все остальные фундаменты рассчитываем на естественном основании.



5. Подбор фундаментов по остальные, менее нагруженные конструкции здания

(свайный фундамент)

В результате технико-экономических расчетов выяснено, что наиболее экономичным является фундамент на естественном основании

Фундамент № 2 ленточный

Для фундамента применяются стандартные типовые ж/б блоки Ф12-12

Размеры блока:1800х1200

Фундамент № 3 столбчатый

Для фундамента применяются стандартные типовые ж/б плиты ФЛ25-25

Размеры блока: 2400х1800

Фундамент № 4 ленточный

Для фундамента применяются стандартные типовые ж/б блоки Ф10-12

Размеры блока: 1180х1000



6. Рекомендации по производству работ при подготовке основания и устройству фундаментов в котлованах

Перед началом установки фундамента на естественном основании нужно подготовить территорию.

Земляные работы включают подготовительные, вспомогательные и основные работы (процессы). К подготовительным работам относятся: устройство временных креплений котлованов и траншей, водоотлив, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.

Основными процессами в комплексе земляных работ являются отрывка котлованов и траншей, планировка площадок, отсыпка насыпей с уплотнением грунтов, транспортирование грунта в отвал, подчистка и планировка дна котлованов, отделка откосов.

Детальная разбивка котлованов или отрывка грунта под отдельно стоящие фундаменты делается на основании рабочих чертежей подземной части здания после геодезической разбивки и закрепления реперами или рисками на соседних зданиях его основных осей и проектных горизонтов.

Водоотлив поверхностны сточных вод осуществляется во избежание обводнения строительной площадки. Для этого необходимо обеспечить перехват этих вод до поступления их на строительную площадку, ускорить сток “своих” вод.

Для этого необходимо устраивать по возможности дренажи. Для ускорения стока “своих” вод площадке при вертикальной планировке придается соответствующий уклон и устраивается сеть открытого или закрытого водостока (зумпфы) стенки которых при необходимости укрепляются деревянным коробом с фильтрующей обсыпкой, и производится откачка воды, откачивания воды применяются центробежные и самовсасывающие центробежные насосы.

Для предотвращения затопления котлованов и траншей. Являющихся искусственными водосборниками, к которым активно начинает притекать вода во время дождей и таяния снега, их необходимо защищать водоотводными канавами с нагорной стороны и оградительными обвалованиями, а также надлежащей планировкой территории, прилегающей к выемке.

В открытых выемках необходимо сразу же возводить фундаменты, и вслед за этим незамедлительно произвести обратную засыпку пазух фундаментов или траншей с тщательным уплотнением.

Растительный слой необходимо срезать лишь в местах, предусмотренных проектом, и непосредственно при выполнении планировочных работ, так как не защищенный растительным слоем (дерном) грунт усилено впитывает воду и увлажняется. Излишки грунта следует своевременно вывозить со строительной площадки.

Устройство креплений стенок котлована можно не производить, в данном случае можно сделать откос.

При рытье котлована используют одноковшовый экскаватор обратной лопатой из - за того, что небольшой глубины копания и больших объемах разработки котлована. Разработку котлована ведут лобовой проходкой с применением транспортного средства. Территория разбивается на захватки. На первой захватки, после окончания разработки грунта, зачищать дно котлована с помощью бульдозера или вручную под отдельно стоящие фундаменты и в последующей работе монтировать фундаменты и одновременно с монтажом отрывать грунт под отдельно стоящие фундаменты на второй захватке. Часть грунта отвозят на автосамосвалах. Оставшийся грунт грузится в кавальер для обратной засыпки.

Укладка и укрепления грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках и пазухах фундаментов. Для получения наибольшей плотности уложенного грунта, наименьшей фильтрационной способности и уменьшения последующей осадки его укладывают и уплотняют с соблюдением определенных технологических требований.

Основным параметром характеризующий процесс уплотнения грунта является принятие трамбовочного оборудования и зависит от рода уплотняемого грунта.

Наиболее трудным является уплотнение грунта обратной засыпке пазух фундаментов или траншей, так как работы ведет в стеснённых условиях. В этом случае грунт на ширину 0,8 м от фундамента уплотняют слоями 15…20 см пневматическими и электрическими трамбовками, а верхний слой - более производительными малогабаритными катками,.

Уплотнение грунта производится с помощью машины.



Список использованной литературы

1. СНиП 2.02.0-83 - Основания зданий и сооружений

2. СНиП 2.02.03-85 - Свайные фундаменты

3. Учеб. Пособие. Далматов Б. И., Бронин В. Н. и др. “Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений” - М: Изд-во ACB; СПб.: СПбГАСУ, 2006. 428 с.

4. Учебник. Далматов Б. И., Бронин В. Н. и др. “Основания и фундаменты” - М: Изд-во ACB; СПбГАСУ, 2002. 392 с.

5. Учебник. Далматов Б. И., Бронин В. Н. и др. “Механика грунтов ” - М: Изд-во ACB; СПбГАСУ, 2000. 204 с.

Размещено на Allbest.ru